(Tiểu luận) bài tập lớn thiết bị đầu cuối đề tài thiết bị lưu trữ từ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ *****    ***** BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ĐỀ TÀI THIẾT BỊ LƯU TRỮ TỪ Sinh viên thực hiện Phạm Đức Hoàng Mã sin[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

*****    *****

BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI

ĐỀ TÀI : THIẾT BỊ LƯU TRỮ TỪ

Sinh viên thực hiện : Phạm Đức Hoàng

Giáo viên giảng dạy : Đào Văn Đã

Hưng Yên ,2022

Nhận xét của giảng viên

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng yên, Ngày… Tháng…Năm 2022

Khái niệm

Thiết bị lưu trữ là gì?

Các thiết bị lưu trữ dữ liệu và bộ nhớ là những thiết bị dùng để đáp ứng nhu cầu giải quyết công việc Ngoài ra, nó còn được dùng để lưu trữ dữ liệu tránh tình trạng mất dữ liệu hoặc những trường hợp không may xảy ra

Thiết bị lưu trữ là một phần không thể thiếu cho một chiếc máy tính, chúng lưu trữ hầu hết tất cả các dữ liệu và các ứng dụng trên một máy tính Thiết bị lưu trữ được

sử dụng để lưu trữ, chuyển và giải nén các tập tin dữ liệu của các đối tượng, nó vừa giữ lưu thông tin tạm thời vừa vĩnh viễn Nó có thể giữ và lưu trữ thông tin tạm thời

và vĩnh viễn, và có thể là nội bộ hay bên ngoài vào máy tính, máy chủ hoặc bất kỳ thiết bị điện toán tương tự.

Ổ đĩa cứng HDD (Hard Disk Drive)

- Thiết bị tìm hiểu : Ổ cứng HDD

1.1 Yêu cầu nội dung.

1.1.1 Khái niệm ổ cứng

- Ổ đĩa cứng (hard disk drive - HDD) - hay còn gọi là ổ cứng (hard drive), đĩa cứng (hard disk), ổ đĩa cố định (fixed disk) - là một thiết bị cơ điện, sử dụng từ tính để lưu trữ và truy xuất thông tin số bằng cách dùng một hoặc nhiều đĩa cứng được tráng một lớp vật liệu từ tính (hay còn gọi là đĩa từ) và quay ở tốc độ cao Các đĩa từ được ghép đôi với đầu đọc/ghi (hay còn gọi là đầu từ), thường được bố trí trên một cánh tay đòn của cơ cấu truyền động, giúp đọc và ghi dữ liệu lên bề mặt đĩa từ

- Dữ liệu được truy cập theo phương thức truy cập ngẫu nhiên, nghĩa là các khối dữ liệu riêng lẻ có thể được lưu trữ hoặc truy xuất theo thứ tự bất kỳ, chứ không chỉ theo tuần tự HDD thuộc loại bộ nhớ bất biến, có khả năng duy trì dữ liệu đã lưu ngay cả khi không được cấp nguồn

1.1.2 Chức năng của ổ cứng

Ổ cứng là một trong những thành phần quan trọng không thể thiếu của máy tính Tất

cả dữ liệu của người dùng, dữ liệu cá nhân hoặc hệ điều hành window đều được ổ cứng lưu trữ và truy xuất thường xuyên

Chức năng ổ cứng HDD quyết định đến rất nhiều vấn đề liên quan đến máy tính Cụ

thể như sau:

- Tốc độ khởi động cho máy tính

- Tốc độ đọc/ ghi dữ liệu

- Đảm bảo độ an toàn cho dữ liệu được lưu

- Duy trì hoạt động ổn định hệ thống máy tính, máy chủ

Một chiếc máy tính để bàn hay laptop muốn hoạt động, dùng được thì ổ cứng phải khởi động được Tiếp đó bất kỳ hoạt động truy cập trên máy tính từ làm việc, lướt web hay chơi game cũng đều liên quan trực tieps đến việc truy cập ổ đĩa cứng

Nói một cách ngắn gọn nhất, chức năng chính của ổ cứng HDD để cung cấp tốc độ, dung lượng cho hệ điều hành, các chương trình hay tệp tin quan trọng Vậy nên khi máy tính gặp vấn đề ít nhiều cũng đều liên quan đến ổ cứng Đồng thời đây cũng là một bộ phận người dùng nên lưu ý khi mua máy tính, laptop

1.1.3 Công dụng của ổ cứng

Ổ cứng ngoài việc phụ trách lưu trữ dữ liệu còn liên quan trực tiếp đến những vấn đề quan trọng khi dùng máy tính như: tốc độ khởi động máy, tốc độ chép xuất dữ liệu của máy, độ an toàn của dữ liệu cá nhân để trên máy

Bất cứ các thao tác phần mềm trên máy tính của bạn như sao chép, cắt dán, khởi động phần mềm,… nhanh hay chậm đều phụ thuộc vào cấu tạo phần cứng của ổ cứng tốt hay không

1.3 Cấu tạo ổ cứng

Về cấu tạo của ổ cứng HDD khá giống một chiếc “đĩa than” trên máy nghe nhạc cổ điển Nó có kết cấu đĩa tròn bằng nhôm hoặc các vật liệu phủ từ tính Ở giữa ổ đĩa đó là thiết kế động cơ quay làm nhiệm vụ đọc và ghi lại dữ liệu từ máy tính Ngoài

ra, trên ổ cứng cũng có nhiều bo mạch điện tử để điều khiển đầu đọc/ ghi dữ liệu một cách chính xác và thực hiện giải mã thông tin

Cấu trúc dữ liệu của ổ cứng HDD được phân chia

thành Track, Sector và Cluster.

+) Track: Các đầu đọc/ghi trong quá trình quay sẽ tạo ra các vòng tròn khác nhau trên

đĩa được gọi là track Các vòng tròn này sẽ không cố định và có thể thay đổi bằng low

level – format Đặc biệt khi đĩa cứng bị hỏng, track có thể được tái cấu trúc lại nhằm khắc phục lỗi

+) Sector: Mỗi track lại được chia thành những đường hướng tâm tạo thành

các sector Sector là đơn vị chứa dữ liệu nhỏ nhất.

+) Cluster: Cluster là đơn vị lưu trữ nhiều sector hoặc chỉ 1 sector duy nhất Khi lưu

dữ liệu vào ổ cứng, các dữ liệu ghi vào hàng chục, hoặc hàng trăm cluster liền kề hoặc không liền kề nhau

• Khái quát toàn bộ thiết bị

Hình 1.2 Khái quái ổ cứng HDD

• Những thành phần của ổ cứng

1 Đĩa từ

Đĩa từ là một đĩa kim loại hình tròn được gắn bên trong ổ đĩa cứng Một số đĩa được gắn trên một động cơ trục chính (spindle motor) để tạo nhiều bề mặt lưu trữ dữ liệu trong một không gian nhỏ hơn

Để duy trì việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu có tổ chức, các đĩa từ được sắp xếp thành các cấu trúc cụ thể Các cấu trúc cụ thể này bao gồm các track (rãnh), sector và cluster

- Track: Mỗi đĩa từ được chia thành hàng ngàn vòng tròn đồng tâm được đóng gói chặt chẽ, được gọi là track Tất cả các thông tin được lưu trữ trên ổ cứng đều được ghi trên track

- Sector: Mỗi track được chia nhỏ thành đơn vị nhỏ hơn được gọi là sector Sector là đơn vị cơ bản lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng

- Cluster: Các sector thường được nhóm lại với nhau để tạo thành các cluster.

2 Trục quay và động cơ

Trục quay làm nhiệm vụ truyền chuyển động của đĩa từ và động cơ được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa

3 Đầu đọc ghi

Cụm đầu đọc gồm:

- Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu

- Nam châm và cuộn dây điều khiển đầu từ

4 Cụm mạch điện

- Mạch điều khiển: Có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển sự di chuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên bề mặt đĩa

- Mạch xử lý dữ liệu: Dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng

- Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): Là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc/ghi dữ liệu Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng được cấp điện

Lưu ý: Mặc dù dữ liệu được tạm lưu tại bộ nhớ đệm khi xảy ra tình trạng mất điện

nhưng bạn cần có giải pháp dự phòng tránh để mất dữ liệu quan trọng

5 Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng

Các chân cáp và chân cáp nguồn thiết đặt chế độ làm việc của ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng hay thứ tự trên các kênh trong giao tiếp, lựa chọn các thông số làm việc khác,…

6 Vỏ đĩa cứng

Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong

Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện và đảm bảo độ kín để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp)

1.4 Thông số kĩ thuật tham khảo

1.4.1/ Disk Capacity HDD- Dung lượng ổ cứng HDD

– Dung lượng đĩa cứng được tính bằng công thức

Code:

(Số byte/sector) x (Số sector/track) x (Số Cylinder) x (số đầu đọc/ghi)

– Dung lượng ổ đĩa cứng được tính theo đơn vị: byte, Kb, MB, GB, TB

 Đối với các hãng sản xuất máy tính họ quy ước dung lượng có lợi cho họ: 1GB

= 1000 Mb

 Dung lượng hệ điều hành hoặc

1.4.2/ Average Seek Time HDD – Thời gian tìm kiếm trung bình ổ cứng HDD

– Là khoảng thời gian tìm kiếm trung bình mà đầu đọc di chuyển từ một Cylinder này đến một Cylinder ngẫu nhiên khác Bạn không thể sử dụng các phần để kiểm tra thời gian tìm kiếm trung bình này bởi vì các phần mềm không can thiệp được sau đến các hoạt động của ổ đĩa cứng

– Dữ liệu lưu trữ trên ổ cứng có tính liên tục nên thời gian đầu đọc chuyển từ sector này sang sector khác và track này sang track khác rất nhanh

– Nhưng nếu đang đọc ở sector 1 track mà chuyển sang sector 13 track 3 thì sẽ mất rất nhiều thời gian

– Vì vậy, thời gian ổ cứng tìm 1 file có dung lượng càng nhỏ càng nhanh và ngược lại – Thời gian chuyển Cylinder là thời gian để đầu đọc chuyển từ track này sang track khác (tính bằng mili-giây)

1.4.3/ Ramdom Access Time HDD– Thời gian truy cập ngẫu nhiên ổ cứng HDD

– Là khoảng thời gian trung bình để ổ cứng tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên Đâylà thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu năng của ổ cứng và hệ thống

– Khi đầu đọc đã tìm được track cần tìm thì controller sẽ tiếp tục việc tìm sector trên track này Lúc này, đầu đọc sẽ đứng yên trong lúc đó đĩa từ sẽ quay liên tục để đầu đọc xác định được vị trí sector mà controller muốn tìm Thời gian này là thời gian để tìm sector trên 1 track xác định gọi là Rotatinal latency (góc trễ quay)

– Tốc độ ổ cứng càng nhanh thì Rotational latency càng thấp Thời gian để đầu đọc tìm ra 1 sector trên 1 track Khoảng 4ms (7200rpm) đến 6ms(5400rpm)

1.4.4/ Data access time HDD – Thời gian truy cập dữ liệu ổ cứng HDD

– Là tổng thời gian tìm kiếm = Average Seek time (thời gian di chuyển đầu đọc từ cylinder này đến cylinder khác) + Random Access Time (thời gian tìm kiếm 1 sector trên 1 track xác định)

1.4.5/ MTBF HDD– Mean Time Between Failures HDD- Thời gian làm việc tin cậy ổ cứng HDD

– Là tuổi thọ của ổ cứng (đơn vị tính bằng giờ)

– Với ổ cứng hoạt động ở tốc độ 15.000 rpm có MTBF lên đếb 1,4 triệu giờ

1.5 Nguyên lý hoạt động:

Quá trình đọc và ghi dữ liệu của ổ cứng được dựa trên 2 chuyển động Đó là chuyển động quay của đĩa từ và chuyển động của đầu độc Hai hành động này diễn ra đồng thời với nhau khi thực hiện quá trình đọc hay ghi

Khi đĩa từ quay, trục quay có nhiệm vụ giữ cố định và tác động làm cho đĩa từ quay theo một vận tốc nhất định Khi đĩa từ đã quay đều, cần di chuyển đầu độc sẽ di chuyển đến và tiếp xúc với bề mặt của đĩa từ Bắt đầu quá trình đọc hoặc ghi dữ liệu

Trong đầu đọc/ghi có bộ phận cảm biến điện trường giúp nó đọc dữ liệu tại bất

kỳ vị trí nào trên bề mặt đĩa Dữ liệu đồng thời được đọc và ghi trên mọi đĩa đang hoạt động

Tổng hợp các lỗi ổ cứng thường gặp và cách khắc phục

Việc sử dụng ổ cứng để lưu trữ và truy xuất dữ liệu thường xuyên trong thời gian dài có thể khiến ổ cứng bị lỗi, bị hỏng bất cứ khi nào Vì thế, để tránh mất mát dữ

liệu do lỗi ổ cứng máy tính, dưới đây em xin được tổng hợp các biểu hiện lỗi ổ cứng

và cách khắc phục

1 Sức khỏe ổ cứng giảm là lỗi thường gặp nhất

Sức khỏe ổ cứng giảm, sau một thời gian dài làm việc Biểu hiện thường thấy

đó chính là máy tính thường xuyên bị đơ, lag chậm dần Truy xuất dữ liệu chậm, thời gian chờ lâu Ổ cứng thường xuyên phát ra tiếng động lạ Đây là dấu hiệu laptop lỗi ổ

cứng thường gặp ở nhiều dòng laptop

Chính vì vậy, bạn cần kiểm tra sức khỏe ổ cứng thường xuyên Để nắm được tình hình hiện tại và tìm cách khắc phục phù hợp Hiện nay có nhiều phần mềm và công cụ hỗ trợ cho việc kiểm tra sức khỏe ổ cứng Bạn có thể tham khảo và lựa chọn phần mềm tối ưu nhất cho chiếc laptop của mình

2 Ổ cứng báo lỗi “Hard disk Corrupted” ổ cứng bị hỏng

Ổ cứng báo lỗi “Hard disk Corrupted”, nguyên nhân chủ yếu là do có một

xung đột nào đó bên trong ổ cứng

Có thể là do đường dẫn đến các tệp đã bị thay đổi Khiến bạn không thể truy xuất dữ liệu bên trong ổ cứng Bạn sửa lỗi này, theo hướng dẫn dưới đây:

Cách 1: Chạy chương trình diệt virus

Đôi khi lỗi “Hard disk Corrupted” có thể do virus và những phần mềm độc

hại gây nên lỗi Bạn chỉ cần bật trình duyệt virus lên và chọn quét toàn bộ máy tính Sau đó, khởi động máy tính lại và kiểm tra xem lỗi đã được khắc phục hay chưa

Cách 2: Chạy lệnh sfc /scannow

Bước 1: Mở “Command Prompt (Admin)" bằng cách nhấn tổ hợp phím Win + R

sau đó nhập lệnh cmd

Bước 2: Nhập lệnh sfc /scannow và nhấn Enter.

Nhập lệnh sfc /scannow vào cửa sổ Command Prompt (Admin)

Bước 3: Khởi động lại máy tính và kiểm tra xem máy tính còn phát ra tiếng ồn hay

không

3 Máy tính hoặc laptop phát ra âm thanh ồn

Máy tính hoặc laptop phát ra âm thanh ồn là tình trạng thường gặp khi máy tính

sử dụng ổ cứng HDD Nguyên tắc hoạt động của ổ cứng HDD là ghi trên đĩa các dữ

liệu bằng cơ Do vậy, khi bạn thực hiện các thao tác nặng hoặc sử dụng sau một thời gian dài Sẽ có hiện tượng đĩa kêu khi truy xuất hoặc xử lý dữ liệu Bạn nên tiến hành kiểm tra hoặc thay thế ổ cứng để đảm bảo công việc Các bạn nên nâng cấp ổ cứng

Ổ cứng HDD gây ra tiếng ồn sau một thời gian dài sử dụng

Âm thanh ồn cũng có thể phát ra từ quạt tản nhiệt Có thể máy tính quá nóng khiến quạt hoạt động với công suất lớn Nếu như quạt tản nhiệt kêu thường xuyên, khả năng cao là quạt laptop của bạn đã gặp vấn đề

Âm thanh ồn phát ra khi mở loa laptop hoặc khi máy tính kết nối với các thiết

bị âm thanh bên ngoài Nếu vậy bạn nên kiểm tra lại các thiết bị âm thanh Kiểm tra

và cập nhật lại driver âm thanh Sau đó khởi động lại để

Ngoài ra nếu laptop có ổ đĩa CD và DVD Bạn cũng nên kiểm tra xem khi bỏ

đĩa vào, laptop có phát ra tiếng ồn hay không

Nhưng nếu nguyên nhân do ổ cứng thì bạn nên thay thế ổ cứng khác.

4 Lỗi ổ cứng nhận trong BIOS nhưng không nhận trên Windows

Nguyên nhân máy tính bị lỗi ổ cứng nhận trong BIOS nhưng không nhận trên Windows có thể do ổ cứng đã bị vô hiệu hóa trong System Setup Để sửa lỗi bạn tiến

hành theo các bước như sau:

Bước 1: Truy cập vào Setting bằng cách tìm kiếm từ khóa trên thanh công cụ.

Bước 2: Cửa sổ Settings hiện ra, bạn truy cập vào Update and Security.

Truy cập vào Update and Security để sửa lỗi ổ không nhận trong Windows

Bước 3: Chọn mục Recovery, trên khung bên trái.

Bước 4: Trong mục Advanced Setup, bạn chọn Restart now Thao tác này sẽ khởi

động lại máy tính và vào menu đặc biệt

Trong mục Recovery, bạn chọn Restart now

Bước 5: Giao diện máy tính mở lại Bạn chọn vào Troubleshoot.

Bước 6: Tìm mục Advanced Option, chọn UEFI Firmware settings rồi nhấn Restart Kiểm tra lại ổ đĩa đã xuất hiện trong Windows hay chưa.

Nếu bạn thực hiện hướng dẫn trên nhưng không được Có thể ổ cứng đã bị hư hỏng và xung đột Bạn nên thay ổ cứng mới để đảm bảo tiến độ công việc

Sửa lỗi ổ cứng trên win 10, win 7, win 8 tương tự như trên

5 Nguyên nhân ổ cứng máy tính hoặc laptop thường xuyên bị đơ, chậm, treo

Máy tính bị lỗi ổ cứng, thường xuyên bị đơ, chậm, treo, gây khó chịu và ảnh hưởng rất nhiều đến công việc của bạn Nguyên nhân chính có thể do ổ cứng hoạt động trên những tác vụ nặng Ổ cứng hoạt động trong một thời gian dài gây giảm hiệu

suất Hoặc ổ cứng bị phân mảnh hoặc bị Bad Sector

Lỗi Bad Sector/ Delay sector thường gặp ở các ổ cứng HDD: Nguyên nhân

do việc ghi dữ liệu quá nhiều lần, khiến đĩa giảm hiệu suất Hoạt động ghi dữ liệu lên

các cung (sector) bị gián đoạn Dù máy tính bạn có cấu hình mạnh tới đâu Nếu gặp

lỗi này cũng không thể tránh khỏi tình trạng đơ, chậm, treo

Ổ cứng bị phân mảnh: Sau một thời gian sử dụng, các dữ liệu sẽ được ghi đầy

trong đĩa Mà không được sắp xếp và phân bố rõ ràng Dẫn đến tình trạng quá tải dữ liệu tải một phân vùng nào đó Dẫn đến việc tìm kiếm và truy xuất dữ liệu lâu hơn

Ngoài ra còn một số nguyên nhân khiến máy tính thường xuyên bị đơ, chậm, treo Bạn cũng cần lưu ý: Cấu hình máy tính thấp, chạy nhiều tác vụ cùng lúc, nhiệt độ CPU quá cao, máy tính bị nhiễm virus, laptop bị lỗi màn hình xanh, lỗi phần mềm,…

6 Ổ cứng không “Boot”

Nếu bạn vừa mua một chiếc laptop mới, nhiều khả năng máy tính chưa phân vùng ổ cứng Hoặc đó là một ổ trắng chưa có gì cả Lúc này bạn cần kiểm tra và chia phân vùng cho ổ cứng

7 Khắc phục lỗi ổ cứng bị chậm, đơ

- Nếu laptop bị chậm, đơ do lỗi Bad Sector/ Delay sector thì bạn nên sử dụng công

cụ HDD Regenerator để kiểm tra và sửa lỗi này

- Nếu laptop bị chậm, đơ do laptop lỗi ổ cứng bị phân mảnh Bạn nên sử dụng công cụ

chống phân mảnh Defraggler để khắc phục lỗi này.

- Tắt các hoạt động không cần thiết bằng cách: Nhấn tổ hợp phím Ctrl + Shift + Esc

để mở Task Manager Chọn vào phần mềm không cần thiết và nhấn End Task để tắt

ứng dụng

- Chạy quét phần mềm virus và phần mềm độc hại

- Vô hiệu hóa windows 10 Indexing theo các đường dẫn sau: Bấm tổ hợp phím Win

+ R > nhập services.msc > tìm Windows Search > Click chuột phải chọn Properties

> chọn Stop > Nhấp vào trình đơn thả xuống Startup type > Chọn Disabled Ngắt kết

nối, sau đó kết nối lại với ổ cứng bên ngoài Kiểm tra xem máy tính còn bị chậm, đơ hay không

8 Khắc phục lỗi ổ cứng bị Không “Boot”

Cách khắc phục ổ cứng laptop bị lỗi, không “Boot” theo các bước như sau:

Bước 1: Mở cửa sổ Command Prompt, bằng cách nhấn tổ hợp phím win + R Nhấn

cmd và chọn enter